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錒系元素的四五六七價(jià)氧化態(tài)


實(shí)驗(yàn)室k / 2019-06-27

       +4氧化態(tài)    這種氧化態(tài)比鑭系元素要普遍得多,在鑭系中已知的只有CeⅣ能夠在溶液中存在。+4價(jià)也是Th的主要氧化態(tài);PaⅣUⅣ和PuⅣ在溶液中相當(dāng)穩(wěn)定;AmⅣ和CmⅣ很容易還原,而在酸性較低的濃氟化物中僅以絡(luò)離子形式存在,對(duì)Am來說,也能在磷酸鹽的溶液中存在。Bk后面的元素不能被氧化。而其它的一些性質(zhì)如氫氧化物、水合氟化物和磷酸鹽在水中溶解很少這一點(diǎn)類似于鑭系化合物。其它重要之點(diǎn):(a)二氧化物,MO2從Th到Bk都具有螢石晶格。(b)四氟化物,MF4,與鑭系的四氟化物是同構(gòu)體。(c)已知只有Th、Pa、U和Np有氯化物和溴化物,大概這是由于鹵素不能氧化較重的金屬;只有Th,Pa和U有碘化物存在。(d)人們也得到了從Th—Np的鹵氧化物,例如,反應(yīng):

3MX4+Sb2O3 →(△) 3MOX2+2SbX3↑450°

(e)在水溶液中水解,絡(luò)合和岐化反應(yīng)是很重要的。

       +5氧化態(tài)    +5價(jià)態(tài)是Pa的正常氧化態(tài),在化學(xué)性質(zhì)上與Nb和Ta非常類似。

       另一些元素,只得到了少許的固體化合物。而只有Pa和U有化物,已知從Pa—Pu都有絡(luò)陰離子的鹽如MF6-、MF72-和MF82-,而Np和Pu只能果用固相反應(yīng)制取相應(yīng)的化合物。已知Pa、U、和Np有鹵氧化物,MOCl3。

       與Nb和Ta族的重要區(qū)別是二氧離子MO2+的形成,對(duì)U、Np,Pu和Am化學(xué)來說MO2+是很重要的。下面將進(jìn)一步討論這些離子,但在這里我們注意到利用岐化反應(yīng)的難易來決定它們?cè)谒芤褐械姆€(wěn)定性,例如:

2UO2++4H+  ?U4++UO22++H2O         K=1.7×10(6次方)

其穩(wěn)定性的順序是U<Pu<Np~Am。

       +6氧化態(tài)    在簡單化合物中這種價(jià)態(tài)僅出現(xiàn)在U、Np和Pu的六氟化物中,MF6。沒有AmF6存在的證據(jù)。

       在固體和液體中+6價(jià)態(tài)的主要化學(xué)性質(zhì)是U、Np、Pu和Am的二氧離子,MO2+。下面討論這些特殊的離子。

       +7氧化態(tài)    蘇聯(lián)作者近來才發(fā)現(xiàn)這種氧化態(tài)的存在,運(yùn)今只知Np和Pu有+7氧化態(tài)。

       臭氧在“镎酸鹽”,Na2Np2O7·nH2O的懸浮液上作用,隨后加[Co(NH3)6]3+得到了NpO53-或很可能是[NpO4(OH)2]3-離子的一種鹽。有些鹽與Tc和Re族是同晶型的。Np的+7氧化態(tài)已通過特征的穆斯堡光譜法確定,其異構(gòu)體的轉(zhuǎn)變可能與5f電子存在的數(shù)目有關(guān)。在NaOH溶液中NpⅤ或NpⅥ的電解或臭氧氧化能得到NpO53-的綠色溶液,這個(gè)溶液在25℃時(shí)只能緩慢被還原:

NpO53-+H2O+e=NpO42-+2OH-            E=0.58伏(1M NaOH)

       對(duì)Pu來說,PuO2和Li2O是在430℃下暴露在氧中得到的Li5puO6不穩(wěn)定的綠色水溶液。這個(gè)性質(zhì)類似于ReⅦ和TcⅦ。


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